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PROYECTO:

Velocista y coche teledirigido

Departamento de Electricidad y Electrnica

Ciclo Formativo de Grado Superior:

Desarrollo de Productos Electrnicos

Alumno: Daniel Garca Bravo

Profesores: Pedro Alonso Sanz

Juan Dongil Garca

Alfonso Garca Gallego

Instituto: I.E.S. Joan Mir

Localidad: San Sebastin de los Reyes

Curso: 2008 / 2009

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Ciclo Superior de Desarrollo de Productos Electrnicos

Daniel Garca Bravo

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ndice de contenido:

1.- Introduccin 5

2.- Diagrama en bloques del robot 7

3.- Esquema elctrico del robot 8

4.- Anlisis de los Bloques 9

4.1.- Placa de alimentacin-adaptador de seales PC-UC 7 9

4.1.1.- Fuente de alimentacin 9

4.1.1.1.- Esquema elctrico de la fuente de alimentacin 10

4.1.2.- Adaptador de seales PC-UC 10

4.1.2.1.- Esquema elctrico del adaptador de seales PC-UC 11

4.2.- Placa de control 124.2.1.- Esquema elctrico de la placa de control 13

4.3.- Placa de potencia 14

4.3.1.- Esquema elctrico de la placa de potencia 17

4.4.- Placa de sensores 18

4.4.1.- Esquema elctrico de la placa de sensores 19

4.5.- Mando 20

4.5.1.- Esquema elctrico del mando 21

5.- Esquema elctrico de simulacin conProteus 22

5.1.- Simulacin del robot velocista 22

5.2.- Simulacin del robot teledirigido 23

6.- Programas 24

6.1.- Programas de prueba 24

6.1.2.- Programas de prueba de los leds 24

6.1.2.1.- Diagrama de flujo 246.1.2.2.- Programa 25

6.1.3.- Programas de prueba de los sensores 26

6.1.3.1.- Programas de prueba de los sensores OP1 Y OP2 26

6.1.3.1.1.- Diagrama de flujo 26

6.1.3.1.2.- Programa 27

6.1.3.2.- Programas de prueba de los sensores Op3 y Op4 29

6.1.3.2.1.- Diagrama de flujo 29

6.1.3.2.2.- Programa 29

6.1.3.3.- Programas de prueba de los sensores Op5 y Op6 31

6.1.3.3.1.- Diagrama de flujo 316.1.3.3.2.- Programa 31

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7.4.3.- Componentes 75

7.4.4.- Cara de componentes y de pistas top copper 75

7.4.5.- Cara de pistas bottom copper 76

7. 5.- Fabricacin del mando a distancia 77

7.5.1.- Esquema elctrico 777.5.2.- Medidas 77

7.5.3.- Componentes 78

7.5.4.- Cara de componentes y de pistas top copper 78

7.5.5.- Cara de pistas bottom copper 79

8.- Carrocera 80

9.- Lista de Componentes y coste econmico 81

10.- Coste econmico total 85

11.- Referencias 86

12.- Anexos tcnicos 87

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1.-Introduccin

El proyecto consiste en disear y fabricar un robot velocista, de tal forma que sea

capaz de seguir una lnea negra lo ms rpidamente sin salirse de ella, y adems que

tenga la posibilidad de ser controlado con un mando a distancia, por medio de va

radiofrecuencia.

El robot consta de una placa con la fuente de alimentacin y el adaptador de seales

PC-UP, de la placa de control, la placa que controla los motores y la placa de sensores.

Todas las placas, a excepcin de esta ltima, tienen las mismas medidas: 75 x 70.

Se busca que tanto la fuente de alimentacin y el adaptador de seales PC-UP y la

placa de potencia, sean comunes para todos los proyectos, haciendo que, en caso de que

una placa se avere, sea posible sustiturila por otra de otro robot, sin tener que hacer una

nueva. Las placas de control, donde se sita el PIC, y la placa de sensores, son

diferentes en cada proyecto.

El robot se controla por un PIC16F876A, en el cual se ubica el programa que hace que

el robot funcione como un velocista. Por medio del cambio de un jumper,el robot pasa

a funcionar como coche teledirigido.

El robot consta de dos motores que son controlados por la placa de potencia, que a su

vez son dependientes de la placa de control, dnde est situado el PIC. Mediante una

seal de PWM hacemos que a nuestro robot le sea posible ir ms rpido o ms lento,segn las circunstancias que deseemos. Esto lo hacemos segn la velocidad que

imprimamos a los dos motores. Si la velocidad es igual en ambos motores, el robot ir

recto, si un motor gira ms rpido que otro, har que nuestro robot gire. Tambinconseguiremos determinar la direccin del coche, hacia delante o hacia atrs.

Para poder hacer que nuestro robot sea velocista le instalaremos 8 sensores CNY70,

para localizar la lnea o evitarla, segn deseemos con nuestro programa. Tambin

corregiremos la posicin, por medio de la variacin de velocidad en los motores.

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Para hacer que nuestro robot sea teledirigido, tenemos que crear una comunicacin

entre el PIC y el mando, con el que controlamos nuestro robot. Dado que lo hacemos

va radiofrecuencia, le instalamos un receptor y un mando a distancia que ser elemisor. Esto lo conseguimos por medio de dos mdulos: un emisor CEBEK C-0503 y

un receptor CEBEC C-0504. Ambos trabajan en modulacin AM con una frecuencia

portadora de 433,92 MHz que poseen un ancho de banda de 4 KHz.

El lenguaje de programacin para los programas del robot se realiza mediante el

lenguaje C.

El software, utilizado para el desarrollo y fabricacin de nuestro robot, ha sido el

programaProteus,que nos permite simular elsoftwarey el hardwareal mismo tiempo.

A su vez nos es posible trabajar con C y desarrollar las placas de nuestro robot, con la

posibilidad de realizar tambin la carrocera.

Para cargar los programas desde el ordenador al PIC, se ha utilizado el grabador

PICdownloader

En todas las placas que se realizan, y a modo de facilitar la toma de medidas, se pone

un conector de masa, este nos ayuda en la toma de medidas, colocando la punta de masa

de nuestro, por ejemplo, polmetro; y la otra punta, para tomar medidas, y as poder

trabajar solo con una mano.

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2.- Diagrama en bloques del robot

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3.- Esquema elctrico del robot

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4.1.2.1.- Esquema elctrico del adaptador de seales PC-UC

VP: 9 voltios

VDD3: 5 voltios

VCC: alimentacin del integrado MAX232

RC61: comunicacin PICPI

RC71: comunicacin PC - PIC

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4.2.- Placa de control

En esta placa est situado el microcontrolador PIC16F876A, que es el encargado del

control del robot por medio de los programas que realicemos y que le carguemos.

En nuestra placa de control el componente principal es el PIC. Este nos sirve paraleer los datos que lleguen de los sensores por el conector J2 y, dependiendo de nuestro

programa, actuar sobre los motores en el sentido de giro y su control de velocidad.

Nuestro PIC trabaja a 1Mhz, esto se consigue mediante el cristal de cuarzo X1, que

genera la frecuencia de trabajo actuando conjuntamente con los condensadores C12 y

C13, variando la capacidad de estos ltimos consigue modificar la frecuencia de trabajo

del PIC.

Las resistencias R18 y R19, el condensador C14 y el pulsador de RESET, hacen que

el PIC se resetee y empiece con el programa desde el principio.

ElJUMPER3nos sirve para cargar el programa en el PIC a travs de un PC. Si se le

cambia de posicin nos hace recibir los datos del receptor de radio frecuencia. En la

posicin del jumper en RC7(BL) nos permite cargar programas y en la posicin de

RC7(RF) hace que el PIC obedezca a las instrucciones que lleguen de la tarjeta de

radiofrecuencia.

El JUMPER4 nos ayuda a elegir el modo de funcionamiento, de acuerdo con la

eleccin: si queremos que nuestro robot se comporte como un velocista o como un

coche teledirigido. Este jumper posee un diodo led, RA; con su correspondiente

resistencia limitadora de corriente, R17; que nos indica el modo de funcionamiento de

nuestro robot. De tal modo que si el diodo se enciende en nuestro robot, es un coche

teledirigido y si el ledest apagado quiere decir que nuestro robot funciona como un

velocista.

En esta placa hay dos diodos leds: D13 y D15, que sirven para indicar la direccin

del coche en modo coche teledirigido, aunque dependiendo de lo que queremos hacer

podremos poner otras utilidades a los leds, como sealizar cuando lea lneas negras en

modo velocista. Estos dos diodos van acompaados por sus respectivas resistenciaslimitadoras de corriente: R14 y R15.

Tambin disponemos de un botn de inicio. Su funcin se basa en que, una vezsituado el robot en modo velocista correctamente sobre la pista, pulsemos dicho botn y

el robot empiece a funcionar. Pero tambin puede tener otras funciones, dependiendo

del programa cargado en el PIC.

Disponemos tambin de varios conectoresBUS I2C:J4, J5, J6 y J7. Las patillas del

PIC: RC3 y RC4, son las que utiliza para controlarlo. A la salida de estas dos patillas

del PIC hay dos resistencias de 4.7K necesarias para el funcionamiento del BUS I2C.

El receptor de datos AM, CEBEK-C-0504, es un circuito hbrido necesario para

poder controlar el robot a travs de un mando a distancia. Es el encargado de recibir, va

radiofrecuencia, los datos que llegan del mando a distancia.

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El conector J1 es el que trae de la placa, de la fuente de alimentacin, los 5 voltios,

la masa y las dos conexiones necesarias para poder comunicar el PIC con un PC.

El conector J2 es el encargado de comunicar los sensores con el PIC y tambin lleva

la alimentacin de 5 voltios y su masa.

Y el conector J3 es el que comunica el PIC con la placa de potencia, que hace que el

PIC controle el giro y la velocidad de los motores, este conector lleva su masa y sus 5

voltios.

4.2.1.- Esquema elctrico de la placa de control

VDD: 5 voltios

RA0: conexin sensor - PICRA1: conexin sensor - PIC

RA2: conexin sensor - PIC




RB0:jumper modo de funcionamiento

RB1: inicio

RB2: conexin PIC - diodoledD15

RB3: conexin PIC - diodoledD13

RB4: conexin PIC - optoacoplador U3RB5: conexin PIC - optoacoplador U4

RB6: conexin PIC - optoacoplador U5

RB7: conexin PIC - optoacoplador U6

RC0: conexin sensor - PIC

RC1: conexin PIC - optoacoplador U8

RC2: conexin PIC - optoacoplador U7

RC3: conexinBUS I2C

RC5: conexin sensor - PIC

RC4: conexinBUS I2C

RC61: comunicacin PIC - PI

RC7 (BL): comunicacin PC - PIC

RC7 (RF): comunicacin PIC - Cebek

Antena: receptor de los datos emitidos

por el mando.

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4.3.- Placa de potencia

Esta placa se encarga de hacer posible el control de velocidad de los motores y de su

correspondiente sentido de giro.

Con el integrado L298 controlamos el sentido de giro y la velocidad de los motores.Las patillas 5 y 7, IN1 e IN2, se ocupan del sentido de giro del motor izquierdo. Los

pines de entrada 10 y 12, IN3 e IN4, se encargan de controlar el giro del motor derecho.

Los terminales 1 y 15, SENSA y SENSB, son las masas de la patilla 9. Las patillas 6 y

11, ENA y ENB, son activaciones para las salidas 2, 3, 13 y 14, OUT1, OUT2, OUT3 y

OUT4; la patilla 9 VCC, es la alimentacin del integrado; la patilla 4, VS, es la

alimentacin de los motores, y la patilla 8, es la masa.

Los optoacopladores U3, U4, U5, U6, U7 y U8, sirven para separar la parte de

potencia de la parte de control. Lo que separa la potencia de las seales es un haz de luz

del diodo interno de los optoacopladores. Haciendo que en caso de avera en la parte de

potencia no afecte a las partes encargadas de las seales.

Por medio de los optoacopladores U3, U4, U5 e U6, controlamos el sentido de giro

de los motores, U3 y U4 para el motor izquierdo; U5 y U6 para el control del motor

derecho.

Para el control de velocidad utilizamos los transistores Q1, Q2, Q3 y Q4, y los

optoacopladores U7 y U8. Los transistores solo funcionan en corte y saturacin. U7, Q1

y Q4 controlan el motor izquierdo y U8, Q2 y Q3 controlan el motor derecho.

Los motores son de corriente continua. Cada motor se protege por medio de cuatro

diodos. Cuando los motores se paren, dichos diodos alivian la fuerza

contraelectromotriz que puedan generar.

Los condensadores C10 y C11, que estn situados en cada extremo de los motores,

sirven para filtrar posibles ruidos que los motores produzcan. Son filtros paso bajo para

rechazar el ruido. El filtro atena los ruidos generados por el motor a frecuencias

superiores a 50 Hz.

Para atacar a los transistores Q1, Q2, Q3 y Q4, dado que no sabemos con seguridad

cual es la tensin necesaria para hacer que estos trabajen en corte o saturacin, con los

JUMPER1 y JUMPER2, llevaremos 5 9 voltios. Tras realizar las pruebas defuncionamiento, los jumpers tienen que estar a 5 voltios para que el par Darlington

funcione correctamente.

Los motores giran siempre y cuando se haya activado las entradas y salidas del

L298, y que exista una diferencia de potencial en los extremos de estos, suficiente para

que giren. En caso de que las tensiones en los extremos del motor sean iguales este no

gira.

Se recomienda poner los chasis de los motores a masa para filtrar los ruidos que

generan los motores en el espectro de radiofrecuencia, creando una Jaula de Faraday.

As evitaremos que se produzcan ruidos en los cables o en las pistas prximas denuestros circuitos.

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Para controlar la velocidad de los motores lo hacemos con la PWM. La PWM

consiste en hacer que el ciclo de trabajo de una seal cuadrada sea mas o menos ancho,

podemos hacer que el ciclo de trabajo sea de un 90% para ir a mucha velocidad o de un

5% para ir lentos.

Para explicar el control de giro de los motores, nos ayudaremos del esquemainferior. Estamos controlando el sentido de giro del motor izquierdo por medio de los

optoacopladores U3 y U4.

A GIRO1 le llevamos un 1 lgico por medio del PIC, as hacemos que el diodo del

optoacoplador no luzca, el fototransistor trabaja en corte. Como el fototransistor est en

corte, la tensin que proviene de R2 no pasa del colector al emisor para ir a masa, y por

lo tanto va hacia el terminal de entrada del L298, que se introduce un 1 lgico, lo que

supone que por la patilla OUT1 salgan 9 voltios.

Por GIRO2, introducimos un 0 lgico, el diodo emisor de infrarrojos luce y ataca la

base del fototransistor de U4, este empieza a trabajar en saturacin y lleva la tensinVDD, la que procede de R4, en vez de a la patilla 7 del L298, la lleva a masa por medio

del transistor interno del integrado U4. Hemos llevado un 0 lgico a la patilla 7 del

L298.

Ya tenemos un 1 en la patilla 5 y un 0 en la 7 del L298, esto hace que en la patilla de

salida 2 haya 9 voltios y en la patilla de salida 3 haya 0. Lo cual significa que, en los

extremos del motor, haya una diferencia de potencial y el motor gira a un lado.

El control de giro del motor derecho tiene la misma filosofa que el control de giro

del motor izquierdo, hacemos que los transistores de los integrados U5 y U6 trabajen en

corte y saturacin para llevar un 0 1 lgico a las patillas correspondientes del L298.

Demostracin del giro del motor.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/ISIS/Giromotor.DSNhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/ISIS/Giromotor.DSN

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Para controlar la velocidad de los motores, actuaremos sobre las patillas 1 y 15 del

integrado L298.

En el esquema inferior se explica el control de velocidad. La entrada Velocidad es la

conexin que lleva la PWM generada por el PIC. Cuando por Velocidad hay un nivel

bajo de la seal de PWM; el diodo emisor del optoacoplador U8; lucir, atacando labase del fototransistor, este se satura y hace que la tensin de base de Q2 vaya a masa.

Q2 se pone en corte y Q4 tambin y la patilla 1 del L298, no se pone a masa. Por lo

tanto el motor no puede girar, al no existir circulacin de corriente. Si la patilla 1 y 15

del L298 no esta a masa, el motor no puede realizar ningn giro.

Si por el contrario por la entrada Velocidad llega un nivel alto de la seal de PWM;

el diodo de U8 no luce, el fototransistor interno de U8 trabaja en corte y por lo tanto la

tensin de base del transistor Q2 no va a masa por el optoacoplador, sino que ataca la

base de Q2, trabajando en saturacin, inmediatamente despus se ataca la base del

transistor Q4 haciendo que tambin trabaje en saturacin, por lo tanto la patilla 1 y 15

del L298 esta a masa, haciendo posible el giro del motor.

En la siguiente tabla se hace un resumen del control de giro y del control de

velocidad.

Demostracin del control de velocidad de un motor.

Explicacin de la PWM en la pagina 109.

Entradas al Inversor L298NSalidas del Inversor

L298NMotor

Velocidad SENSA GIRO1 GIRO2 OUT1 OUT2

0 alta impedancia X X - - Parado

1 0v 0 0 1v 1v Parado

1 0v 0 1 1v 9vSentido

antihorario

1 0v 1 0 9v 1vSentido

horario

1 0v 1 1 1v 1v Parado
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/ISIS/velomotor.DSNhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/ISIS/velomotor.DSNhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/ISIS/velomotor.DSNhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/ISIS/velomotor.DSN

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4.3.1.- Esquema elctrico de la placa de potencia

VDD: 5 voltios

VP: 9 voltios

U3: patilla RB4 del PIC




U8: patilla RC1 del PIC

U7: patilla RC2 del PIC

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4.4.- Placa de sensores

En esta placa estn situados lo sensores del robot velocista. Los sensores utilizados

son los CNY70. Las seales que salen de los sensores, llegan a nuestro PIC, para poder

controlar el robot mediante el programa que nosotros previamente hayamos cargado en

el PIC.

Otros componentes que se encuentran en esta placa son los integrados 74HC14,

inversores de seales; si a la entrada tenemos un 0 lgico, a la salida tendremos un 1

lgico. Tambin son conocidos como Trigger Smith, ya que a su vez es un circuito

comparador, ya que nos vale para asegurarnos de que una superficie gris clara pase a

blanca y una superficie gris oscura sea negra. Podemos decir que los utilizamos para

acondicionar la seal del sensor.

Las resistencias R23, R25, R27, R29, R31, R33, R35, R37; se encargan de dar

tolerancia al sensor. Variando el valor de estas resistencias se puede separar ms o

menos los sensores de la superficie. El valor de las resistencias puede variar desde 10khasta 47k. En los esquemas elctricos se ha puesto el valor de estas resistencias de 10k,

pero hay que ir probando que valor es el definitivo.

Los sensores CNY70 tienen en su interior un diodo emisor de infrarrojos y un

fototransistor. Cuando el diodo emita ms luz hacia la base del fototransistor este, a su

vez, conducir ms.

El funcionamiento de este sensor es parecido al funcionamiento de los

optoacopladores. Se basa en atacar la base de un fototransistor por medio de un emisor

de luz, al hacer que el fototransistor trabaje en corte o saturacin. El emisor emite un

haz de luz, si esta luz se refleja, rebota sobre una superficie, se ataca a la base del

fototransistor y hace que el transistor trabaje en saturacin. A medida que la superficie

refleje mas la luz, se producir una mayor corriente en la base del fototransistor, y as se

obtiene una mayor tensin a la salida. Esto nos es muy til para digitalizar las seales

que obtengamos de los sensores, para diferenciar la superficie oscura de una clara.

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Cuando la superficie es blanca, el haz de luz se refleja y ataca a la base del

fototransistor, este se satura, llevando la tensin del colector a masa, e introduciendo un

0 lgico a la entrada del 74HC14, y a la salida tenemos un 1 lgico, que es lo que le

llega al PIC. Cuando la superficie es negra, la luz es absorbida por la superficie, y hace

que el transistor trabaje en corte. Esto nos har tener 1 a la entrada del 74HC14, o sea,

que a la salida hay un 0 lgico.

Superficie Estado lgico antes de la

Trigger Smith

Estado lgico despus de la

Trigger Smith

Negra 1 0

Blanca 0 1

4.4.1.- Esquema elctrico de la placa de sensores

VDD: 5 voltios

OP1: conexin sensor - PIC

OP2: conexin sensor - PICOP3: conexin sensor - PIC




OP7: conexin sensor - PICOP8: conexin sensor - PIC

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4.5.- Mando

El mando no forma parte del proyecto por falta de tiempo, aunque se deja abierta la

esta posibilidad para que en cualquier momento se pueda adjuntar.

El mando se fabrica aparte de las placas de nuestro robot, ya que este es uncomplemento del proyecto.

El mando tiene la misin de transmitir un cdigo asociado a cada pulsador, para

poder controlar el robot.

El microcontrolador PIC16F876A lee los pulsadores y transmite los cdigos va

serie a la tarjeta transmisora de radiofrecuencia, a una velocidad de 1562,5 baudios por

segundo. Es una transmisin asncrona: 1 bit de comienzo, 8 bit de datos, 1 bit de

parada sin bitde paridad.

El microcontrolador PIC16F876A trabaja a una frecuencia de 4 MHz y ejecuta unainstruccin en 1uS.

La alimentacin procede de un regulador 7805 que suministra 5 voltios continuos a

todos los circuitos.

El transistor Q1E tiene la misin de deshabilitar la tarjeta de radiofrecuencia cuando

esta no transmite datos.

La tarjeta emisora CEBEK C-0503 es un circuito hbrido encargado de transmitir

va radiofrecuencia, los datos digitales procedentes del microprocesador. Se modula en

AM cuya frecuencia portadora es de 433,92 MHz. Estas seales salen por la patilla 11

del emisor de datos CEBEK C-0503.

El diodo ledD7E nos indica que el mando est encendido, tiene su correspondiente

resistencia limitadora de corriente.

El resto de los ledsse iluminan cuando activamos su pulsador correspondiente.

El diodo D6E tiene la misin de proteger el circuito en cado de invertir la batera.

Los condensadores C1 y C2 son filtros.

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5.- Esquema elctrico de simulacin con Proteus

5.1.- Simulacin del robot velocista

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5.2.- Simulacin del robot teledirigido

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6.- Programas

La programacin tiene una parte importante en nuestro robot, ya que, por muy bien

diseado que est, sin programas no haremos nada.

Los programas primero se simulan en elISISy tienen el primer objetivo de ver que,las diferentes partes del robot, funcionan adecuadamente. Una vez que se haya visto que

funciona correctamente, se podr pasar a programar ya el funcionamiento del robot.

6.1.- Programas de prueba

Por medio de estos programas se puede averiguar si hay fallos en los componentes

que monta nuestro robot o en las conexiones electrnicas.

6.1.2.- Programas de prueba de los leds

Este programa tiene como funcin probar el correcto funcionamiento de los dosdiodos ledsque hay en la placa de control.

Para encender los diodos ledsnecesitaremos sacar, por la patilla del PIC que est

conectado, al diodo ledun 0 lgico. Para apagar el diodo lednecesitaremos un 1 lgico.

6.1.2.1.- Diagrama de flujo

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6.1.2.2.- Programa

// Pruebas de los leds

// ************************ Directivas de procesado ************************

// (Controlan la conversin del programa a cdigo mquina por parte del compilador)

#include // Incluye el fichero 16F876A.h al programa tiene

// que estar en la misma carpeta del programa

// define funciones, patillas y registros.

#fuses XT,NOWDT // Define la palabra de configuracin del

// microcontrolador PIC

// Trabaja con un reloj tipo XT y no utiliza perro

// guardin Wathdog

#use delay( clock = 1000000 ) // Define la frecuencia del reloj de 1 MHz

#BYTE TRISB = 0x86 // TRISB en 86h.

#BYTE portB = 0x06 // PORTB en 06h.

#BIT rb2 = 0x06.2 // RB2 en 0x06 patilla 2.


// ****************** Funcin principal o programa principal ******************

void main()

{

TRISB = 0B00000000; // Defines Puerto B como salida

// de datos.

while(1){ // Bucle infinito

rb2 = 0 ; // Enciendo el led D14

rb3 =0; // Enciendo el led D13

delay_ms(500); // Retardo de 500 ms

rb2 = 1 ; // Apago el led D14

rb3 =1; // Apago el led D13


} // Cierro el While

} // Cierro el programa

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6.1.3.- Programas de prueba de los sensores

Estos programas tienen la funcin de comprobar el correcto funcionamiento de

todos los sensores de nuestro robot. Tambin comprobaremos que la comunicacin

entre el PIC y los sensores son las correctas y que no hay fallos de comunicacin.

Comprobaremos los sensores de dos en dos y nos ayudaremos de los diodos ledque

hay en la placa de control, para controlar si los sensores y sus respectivas

comunicaciones son correctas.

Cuando el sensor lea una superficie blanca llegar un 0 lgico al PIC, despus del

integrado Trigger Smith. Cuando el sensor lea una superficie negra llegar un 1 lgico

al PIC.

Superficie Estado lgico que llega al PIC

Negra 0

Blanca 1

6.1.3.1.- Programas de prueba de los sensores OP1 Y OP2

Este programa tiene la funcin de comprobar el correcto comportamiento de los

sensores OP1 y OP2.

6.1.3.1.1.- Diagrama de flujo

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6.1.3.1.2.- Programa

// Pruebas de los sensores OP1 y OP2









// guardin Wathdog


#BYTE TRISA = 0x85 // TRISA en 85h.

#BYTE portA = 0x05 // PORTB en 05h.

#BIT ra0 = 0x05.0 // RA0 en 0x05 patilla 0





#BYTE TRISC = 0x87 // TRISC en 87h.

#BYTE portC = 0x07 // PORTC en 07h.

#BIT rc0 = 0x07.0 // RC0 en 0x07 patilla 0


void main()

{

TRISA = 0B11111111; // Defines Puerto A como entrada de datos


// de datos.

TRISC = 0B10110001; // Defines rc6, rc2 y rc1 como salidas y rc7,

// rc5 y rc0 como entradas; rc4 y rc3 no

// tocar

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if (rc0 == 1) // Si el sensor lee blanco ejecuta la

// siguiente instruccin

rb2 = 0; // Enciende el led D14

else { // Si el sensor lee negro, ejecuta la siguiente

// instruccin

rb2 = 1; // Apaga el led D14

} // Cierro el else

if (ra0 == 1) // Si el sensor lee blanco ejecuta la




// instruccin


} // Cierro el else

} // Cierro el while


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6.1.3.2- Programas de prueba de los sensores OP3 y OP4


sensores OP3 y OP4.












// guardin Wathdog


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void main()

{


TRISB = 0B00000000; // Defines Puerto B como salida de datos






// instruccin


} // Cierro el else

if (ra2 == 1) // Si el sensor lee blanco ejecuta la// siguiente instruccin



// instruccin


} // Cierro el else



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#BYTE TRISB = 0x86 // TRISB en 86h.#BYTE portB = 0x06 // PORTB en 06h.




void main()

{


TRISB = 0B00000000; // Defines Puerto B como salida de datos





else { // Si el sensor no lee blanco, ejecuta la



} // Cierro el else

if (ra4 == 1) // Si el sensor lee blanco ejecuta la// siguiente instruccin


else { // Si el sensor no lee blanco, ejecuta la



} // Cierro el else



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6.1.3.4.- Programas de prueba de los sensores OP7 Y OP8


sensores OP7 y OP8.











// Trabaja con un reloj tipo XT y no utiliza perro// guardin Wathdog

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#BIT rc5 = 0x07.5 // RC5 en 0x07 patilla 5


void main()

{



// de datos.


// rc5 y rc0 como entradas; rc4 y rc3 no

// tocar






// instruccin


} // Cierro el else

if (rc5 == 1) // Si el sensor lee blanco ejecuta la



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// instruccin


} // Cierro el else



6.1.4.- Programas de pruebas de control de giro de los motores

Con estos programas comprobaremos que los motores estn en perfecto estado y las

conexiones que controlan los motores tambin lo estn.

6.1.4.1- Programa de prueba del motor derecho

Con este programa controlaremos que el motor derecho gira en ambos sentidos,

controlando las patillas rb6 y rb7 del PIC.

El sentido de giro depender del estado lgico de las patillas rb6 y rb7 y de cmo

conectemos el motor derecho a la placa de potencia.

RB6 RB7 Sentido de giro0 0 Motor parado

0 1 En movimiento

1 0 En movimiento

1 1 Motor parado

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// Pruebas de control de giro del motor derecho









// guardin Wathdog




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// ****************** Funcin principal o programa principal ****************

void main(){

TRISB = 0B00000000; // Defines Puerto B como SALIDA de datos

portB = 0B00000000; // Reseteas el puerto B


rb6 = 0; // Las patillas RB6 y RB7 desactivadas,

rb7 = 0; // motor parado


rb6 = 1; // Activamos la patilla RB6, motor gira





rb7 = 1; // Activamos la patilla RB7, el motor gira



} // Cierro el programa principal

6.1.4.2.- Programa de prueba del motor izquierdo

Con este programa controlaremos que el motor izquierdo gira en ambos sentidos,

controlando las patillas rb4 y rb5 del PIC.

El sentido de giro depender del estado lgico de las patillas rb4 y rb5 y de cmo

conectemos el motor derecho a la placa de potencia.

RB4 RB5 Sentido de giro0 0 Motor parado

0 1 En movimiento

1 0 En movimiento

1 1 Motor parado

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// ****************** Funcin principal o programa principal ****************

void main()

{

TRISB = 0B00000000; // Defines Puerto B como SALIDA de datos.

portB = 0B00000000; // Reseteas el puerto B


rb4 = 0; // Las patillas RB4 y RB5 desactivadas,rb5 = 0; // motor parado


rb4 = 1; // Activamos la patilla RB4, motor gira





rb5 = 1; // Activamos la patilla RB5, el motor gira




6.1.5.- Programas de pruebas de control de velocidad de los motoresCon estos programas probaremos que el PIC genera la PWM. Tambin que esta

llega a nuestros motores y que estos modifican su velocidad de acuerdo con la PWM

que llegue del PIC.

6.1.5.1- Programa de control de velocidad del motor derecho

Probamos la velocidad del motor derecho.

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// Prueba de control de velocidad motor derecho



#include // Incluye el fichero 16F876A.h al programa tiene// que estar en la misma carpeta del programa





// guardin Wathdog




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int16 TH = 65535; // Variable para la PWM

// ************* Funcin principal o programa principal *****************

void main()

{

TRISB = 0B00000010; // Defines Puerto B como salidas de datos.

portB = 0B00001100; // Reseteas el puerto B, los dos LEDS a 1

setup_timer_2(T2_DIV_BY_16,249,1);

// setup_timer(Prescaler,PR2,Postscaler)// Configuracion timer2. Si el Periodo = 16mS ----> T = 16000uS

// T = [PR2+1] x Tcm x Postscaler x Prescaler

// PR2 puede valer de 0 a 255.

// Tcm es el tiempo de Ciclo Maquina. Tcm = 4/Fosc = 4/1.000.000 hz = 4uS.

// Prescaler puede valer 1,4,16

// Postscaler puede valer 1.

// 16000uS = [PR2+1] x 4 x 16 x 1

// PR2 =[T/(Tcm x Preescaler x Postscaler)]-1

// PR2 =[16000uS/(4uS x 16 x 1)]-1 = 249 (en C 249)

setup_ccp2(CCP_PWM); // CCP2 en modo PWM (Salida por

// RC1)


rb7 = 0; // Desactivamos la patilla RB7

rb6 = 1; // Activamos la patilla RB6

// El motor empezara a moverse en un// sentido

TH = 0; // No meto PWM, motor parado

delay_ms(2000); // Tiempo que el motor estar girando

TH = 64; // Cambiamos el valor de la PWM





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// El motor empezara a moverse en

// sentido contrario











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6.1.5.2.- Programa de control de velocidad del motor izquierdo

Probamos la velocidad del motor izquierdo.



// Prueba de control de velocidad izquierdo









// guardin Wathdog

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#BIT rb4 = 0x06.4 // RB4 en 0x06 patilla 4.#BIT rb5 = 0x06.5 // RB5 en 0x06 patilla 5.


// ******************* Funcin principal o programa principal *****************

void main()

{

TRISB = 0B00000010; // Defines Puerto B como salidas de datos.

portB = 0B00001100; // Reseteas el puerto B, los dos LEDS a 1


// setup_timer(Prescaler,PR2,Postscaler)

// Configuracion timer2. Si el Periodo = 16mS ----> T = 16000uS






// 16000uS = [PR2+1] x 4 x 16 x 1


// PR2 =[16000uS/(4uS x 16 x 1)]-1 = 249 (en C 249)

setup_ccp1(CCP_PWM); // CCP1 en modo PWM (Salida por RC2)



rb5 = 1; // Activamos la patilla RB5// El motor empezara a moverse en un

// sentido





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// El motor empezara a moverse en

// sentido contrario











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6.2.1.2.- Programa

// Velocista









// guardin Wathdog




#BIT ra0 = 0x05.0 // RA0 en 0x05 patilla 0.



#BIT ra3 = 0x05.3 // RA3 en 0x06 patilla 3.#BIT ra4 = 0x05.4 // RA4 en 0x06 patilla 4.

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#BIT rb0 = 0x06.0 // RB0 en 0x06 patilla 0.#BIT rb1 = 0x06.1 // RB1 en 0x06 patilla 1.









#BIT rc0 = 0x07.0 // RC0 en 0x06 patilla 0.









// ******************** Declaracin de funciones ***************************

void velocista(); // Subprograma del velocista

void Rec0 (); // Subprograma de rectificacin


void Rec2 (); // Subprograma de rectificacinvoid Rec3 (); // Subprograma de rectificacin


void Rec5 (); // Subprograma de rectificacinvoid Rec6 (); // Subprograma de rectificacin









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// ******************* Funcin principal o programa principal *****************

void main()

{

// ************ Configuracin de todas las entradas y salidas y resetearlas *********

TRISA = 0B11111111; // Defines Puerto A como entrada de datos.

TRISB = 0B00000011; // Defines rb0 y rb1 como entradas y el resto

// del Puerto B como salidas


// rc5 y rc0 como entradas; rc4 y rc3 no tocar

rb4 = 0;

rb5 = 0;rb6 = 0;

rb7 = 0;

rc3 = 0;

rc6 = 0; // Reseteo todas estas salidas


// setup_timer(Prescaler,PR2,Postscaler)

// Configuracion timer2. Si el Periodo = 16mS ----> T = 16000uS






// 16000uS = [PR2+1] x 4 x 16 x 1


// PR2 =[16000uS/(4uS x 16 x 1)]-1 = 249 (en C 249)



TH = 0; // Pongo la PWM a 0

set_pwm1_duty(TH); // por la patilla RC2

TH = 0; // Pongo la PWM a 0

set_pwm2_duty(TH); // por la patilla RC1

velocista(); // Ejecutamos el subprograma de velocista

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// ******************* Subprograma del Velocista *************************

void velocista(void)

{

while (rb1 == 1 ){ // Mientras el botn de inicio no se pulse// ejecuta lo siguiente

if (rc0 == 1 && ra0 == 1 && ra1 == 1 && ra2 == 1 && ra3 == 1 &&

ra4 == 1 && ra5 == 1 && rc5 == 1){

// Si todos los sensores leen blanco, ejecuta lo siguiente:

rb2 = 1; // Apago led D14

rb3 = 0; // Enciendo led D13

} // Cierro el if

else { // Si el if no es cierto, ejecuta lo siguiente



} // Cierro el else


while (1){ // Bucle infinito del velocista

rb2 = 1;

rb3 = 1; // Apago leds

if (rc0 == 1 && ra0 == 1 && ra1 == 1 && ra2 == 1 && ra3 == 1 &&

ra4 == 1 && ra5 == 1 && rc5 == 1)

Rec0(); // Si la condicin es verdadera ejecuta el

// siguiente subprograma

if (ra3 == 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el

Rec1(); // siguiente subprograma

if (ra3 && ra4 == 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el




if (ra4 && ra5== 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el




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if (ra5 && rc5 == 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el


if (rc5 == 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el












if (ra0 && rc0 == 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el


if (rc0 == 0) // Si la condicin es verdadera ejecuta el


} // Cierro el while(1)

} // Cierro el programa velocista

// ********************************* Rec0 *****************************

void Rec0(void) // Subprograma de rectificado 0{

rb4 = 1; // Activamos la patilla RB4rb5 = 0; // Activo el motor izquierdo


rb7 = 0; // Activo motor derecho

TH = 1000;

set_pwm1_duty(TH); // Valor de la PWM para el motor izquierdo

TH = 1000;

set_pwm2_duty(TH); // Valor de la PWM para el motor derecho

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delay_ms(20); // Refresco de la PWM

} // Cierro el subprogama

// ********************************* Rec1 *****************************

void Rec1(void) // Subprograma de rectificado 1

{


rb5 = 0; // Activo el motor izquierdo



TH = 1000;


TH = 500;




// *************************** Rec2 *******************************


{





TH = 1000;


TH = 400;




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// **************************** Rec3 ***********************************


{

rb4 = 1; // Activamos la patilla RB4rb5 = 0; // Activo el motor izquierdo



TH = 1000;


TH = 300;




// **************************** Rec4 **********************************


{





TH = 1000;


TH = 200;set_pwm2_duty(TH); // Valor de la PWM para el motor derecho



// **************************** Rec5 ********************************


{



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TH = 1000;


TH = 150;




// ******************************* Rec6 ********************************


{





TH = 1000;


TH = 100;




// **************************** Rec7 ***********************************


{





TH = 1000;


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TH = 50;




// *************************** Rec8 ************************************


{





TH = 500;


TH = 1000;




// ****************************** Rec9 **********************************


{





TH = 400;


TH = 1000;




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TH = 150;


TH = 1000;




// ******************************* Rec13 *******************************


{





TH = 100;


TH = 1000;




// ******************************** Rec14 *****************************


{





TH = 50;


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TH = 1000;




6.2.2.- Programa del coche teledirigido

Con este programa se lograra controlar el robot a travs de un mando. Dado que no

ha dado tiempo, el proyecto se deja abierto para futuras modificaciones.

6.2.2.1.- Diagrama de flujo

6.2.2.2.- Programa

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7.- Fabricacin de placas

Para fabricar las placas se ha empleado el mismo sistema:

1 Cortar la placa a medida.

2 Hacer los agujeros de la placa.3 Positivarla.

4 Dejarla en el horno a 70C, durante 15 minutos.

5 Centrar los fotolitos en la placa e insolarla durante, aproximadamente, unos 230

segundos.

6 Revelarla en sosa.

7 Grabado de la placa.

Las placas que se muestran aqu no son el tamao real. Todas las placas, menos la

placa de sensores, tienen el mismo tamao, 75x70. A continuacin se muestra el

esquema elctrico que se ha utilizado para la fabricacin y su placa correspondiente.

Las placas se han puesto por la cara de componentes, top coppery por la cara de

pistas,botton copper.

Se muestra el siguiente dibujo con las dimensiones de las placas de la fuente de

alimentacin-adaptador de seales PC-UC, placa de control y placa de potencia, con las

distancias de los agujeros de sujecin.

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7. 1.- Fabricacin de la fuente de alimentacin-adaptador de seales PC-UC

7.1.1.- Esquema elctrico

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7.1.2.- Cara de componentes

En esta placa no est colocada la disipacin de cobre del LM350K, para que se

pueda distinguir bien la distribucin de los componentes. Dicha disipacin debe ocupar

todo el ancho del LM350K.

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7.1.3.- Cara de pistas bottom copper

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7. 2.- Fabricacin de la placa de control


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7.2.2.- Componentes

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7.2.3.- Cara de componentes y de pistas top copper

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7. 3.- Fabricacin de la placa de potencia


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7.3.2.- Componentes

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7. 4.- Fabricacin de la placa de sensores

Esta placa siempre est en constante cambio, hasta que se da con la placa que mejor

nos convenga. Despus de muchos prototipos, aqu se expone la que mejor hemos visto

que funciona. El ancho de las placas se intenta que tenga la misma medida, 48mm, para

que nuestro robot no sobrepase de las medidas, y tambin los taladros, que es por dondesujetamos la placa a la carrocera del robot.Lo que s que vara es el largo de la placa,

debido, en gran parte, a cmo se hayan distribuido los componentes por dicha placa.

El esquema elctrico es para todas las placas el mismo, y como anteriormente se ha

comentado, el valor de las resistencias puede variar, siendo, el que aparece en los

esquemas elctricos, el valor montado o no montado.


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7.4.2.- Medidas

7.4.3.- Componentes


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7. 5.- Fabricacin del mando a distancia


7.5.2.- Medidas

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7.5.3.- Componentes


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8.- Carrocera

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9.- Lista de componentes y coste econmico

LISTA DE COMPONENTES DEL VELOCISTA

Titulo: Velocista

Autor: Daniel Garca BravoNumero de componentes: 169

Cantidad Referencia: Valor:Precio

Unitario

Precio

Total

38 Resistencias

18

R1, R3, R5, R7, R9, R11,

220 0,05 0,9R13-R15, R17, R22, R24, R26,

R28, R30, R32, R34, R36

16

R2, R4, R6, R8, R10, R12,

10k 0,05 0,8R16, R18, R23, R25, R27, R29,

R31, R33, R35, R37

1 R19 100 0,05 0,05

2 R20, R21 4.7k 0,05 0,1

1 R38 240 0,05 0,05

15 Condensadores

1 C1 2200uF 0,5 0,5

6 C2, C4, C9-C11, C14 100nF 0,05 0,3

1 C3 220uF 0,2 0,2

4 C5-C8 1uF 0,1 0,42 C12, C13 15pF 0,05 0,1

1 C15 10uF 0,05 0,05

12 Circuitos integrados

1 U1 LM350K 4 4

1 U2 MAX232 1,5 1,5

6 U3-U8 Optoacopladores 0,35 2,1

1 U9 L298 3,5 3,5

2 U11, U12 74HC14 0,5 1

1 U13 PIC16F876 4,5 4,5

Cantidad Referencia: Valor: PrecioUnitario

PrecioTotal

4 Transistores

4 Q1-Q4 BD139 0,35 1,4

15 Diodos

11 D1, D2, D4-D12 1N4007 0,2 2,2

2 D3, LED RASTREADOR Led Verde 0,15 0,3

2 D13, D15 Led Amarillo 0,15 0,3

Otros Componentes

1 ANTENA Bornier1 0,01 0,01

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82

1 BATERIA Bornier2 0,3 0,3

2 INICIO, RESET Pulsador 0,4 0,8

6 J1, J1A, J2, J2A, J3, J3A Conn-H10 0,5 3

4 J4-J7 Conn-Sil4 0,1 0,4

1 J11 Conn-D9m 2,5 2,5

3 JP, JP1, JP21 Bornier de 2 0,3 0,94 JUMPER1-JUMPER4 Conn-Sil3 0,15 0,6

4 MASA1-MASA4 Bornier de 1 0,01 0,04

2 MDE, MIZ Bornier de 2 0,3 0,6

1 ON-OFF Interruptor 0,4 0,4

8 OP1-OP8 CNY70 0,35 2,8

1 RF1 Cebek-C-0504 7 7

1 RV1 5k 1 1

1 X1 Cristal 3 3

4 Br Bridas de Plstico 0,1 0,4

10 T3 Tuercas de mtrica 3 0,02 0,21 SP Soporte de plstico 1 1

3 Placas Placas de C.I. de 70x75 6 18

1 Placas Placa de C.I. de 148x48 2 2

2 Ruedas Ruedas de espuma 2,5 5

4 Fajas Fajas 0,5 2

18 Separadores Separadores de plstico 0,05 0,9

2 Motores Motores de C.C. 9 18

Total 95,1

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LISTA DE COMPONENTES DEL MANDO

Titulo: Velocista

Autor: Daniel Garca Bravo

Numero de componentes: 46


Unitario

Precio

Total

7 Resistencias

6 R1E-R6E 220 0,05 0,3

1 R7E 2.2k 0,05 0,05

4 Condensadores

2 C1E, C2E 220uF 0,2 0,4

2 C3E, C4E 15pF 0,05 0,1

2 Circuitos integrados

1 U1E PIC16F876 4,5 4,5

1 U2E 7805 1 1

1 Transistor

1 Q1E BD136 0,35 0,35

7 Diodos

2 D1E, D5E Led Amarillo 0,15 0,3

2 D2E, D3E Led Verde 0,15 0,3

2 D4E, D7E Led Rojo 0,15 0,3

1 D6E 1N4007 0,2 0,2

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Unitario

Precio

Total

Otros Componentes

1 ANTENA Bornier1 0,01 0,01

1 BATERIA 9 VOLTIOS Bateria 1 1

1 RF1 Cebek-C-0503 7 7

5 SW1E-SW5E Pulsadores 0,2 1

1 SW6E Interruptor 1 1

1 X1 Cristal 3 3

1 Placas Placa de C.I. de 110x50 2 2

4 Separadores Separadores metalicos 0,5 2

4 Tuercas Tuercas M3 0,1 0,4

4 Tornillos Tornillos M3 x 10 mm 0,1 0,4

1 Porta baterias Porta baterias 0,5 0,5

1 SP Soporte de plstico 110x50 1 1

Total 27,11

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10.- Coste econmico total

Coste del Proyecto Rastreador

Tareas Horas Coste por hora () Total ()

Desarrollo Hardware 30 30 900

Desarrollo Software 25 30 750

Bsqueda de materiales 4 30 120

Montaje del prototipo 30 30 900

Pruebas del prototipo. 50 30 1500

Componentes del velocista - - 95,1

Componentes del mando - - 27,11

Documentacin 20 30 600

TOTAL 159 - 4892,21

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11.- Referencias

Ttulo: Compilador C CCS y simulador PORTEUS para Microcontroladores PIC.

Autor: Eduardo Garca Breijo.

Editorial: Marcombo.

Ttulo: Tecnologa de circuitos impresos.

Autores: Claudio Fernndez Gonzlez, Jos Luis Lzaro Galilea, Ignacio Fernndez

Lorenzo, Jess Urea Urea, Felipe Espinosa Zapata.

Editorial: Departamento de electrnica, Universidad de Alcal

Ttulo: Electrnica general.

Autores: A. Carretero, J. Ferrero, J.A. Snchez-Infantes, P. Snchez-Infantes.

Editorial: Editex.

Ttulo: Lgica digital y microprogramable.

Autores: Fernando Remiro Domnguez, Antonio J.Gil Padilla, Luis M. Cuesta Garca.Editorial: Mc Graw Hill.

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12.- Anexos tcnicos

Caractersticas del microcontrolador PIC16F876A.

Caractersticas del LM350K.

Caractersticas elctricas del inversor de giro L298.

Caractersticas de los sensores infrarrojos CNY70.

Caractersticas del MAX232.

Caractersticas elctricas tarjeta emisora de datos CEBEK C-0503.

Caractersticas elctricas tarjeta receptora de datos CEBEK C-504.

Curso de Robtica y otras aplicaciones en el aula de tecnologa.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/PIC16F876A.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/PIC16F876A.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/L298N.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/L298N.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/MAX232.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/MAX232.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/CEBEK%20C-0504.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/Curso%20de%20Rob%C3%B3tica%20y%20otras%20aplicaciones%20en%20el%20Aula%20de%20Tecnolog%C3%ADa.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/Curso%20de%20Rob%C3%B3tica%20y%20otras%20aplicaciones%20en%20el%20Aula%20de%20Tecnolog%C3%ADa.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/CEBEK%20C-0504.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/MAX232.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/MAX232.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/L298N.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/L298N.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/PIC16F876A.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Datas/PIC16F876A.pdf

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